Nghiên cứu hệ thống tạo mẫu nhanh SLS theo mô đun
13 thg 3, 2019 | 13:38

Nghiên cứu hệ thống tạo mẫu nhanh SLS theo mô đun


Thiết kế sản phẩm theo mô đun là một phƣơng pháp thiết kế mới nhằm khắc phục nhƣợc điểm của phƣơng pháp thiết kế truyền thống. Đối với phƣơng pháp thiết kế truyền thống, khi chúng ta thay đổi hay cải tiến sản phẩm hiện có thì phải thiết kế lại toàn bộ, việc này tốn rất nhiều thời gian và chi phí phát triển sản phẩm. Ngoài ra, chất lƣợng và giá thành sản phẩm cũng là một trở ngại đối với phƣơng pháp này. Vì vậy, phƣơng pháp này ứng dụng tốt trong quá trình thiết kế sản phẩm đơn giản. Với phƣơng pháp thiết kế mới, chúng ta không phải thiết kế và chế tạo trực tiếp sản phẩm nữa mà nó sẽ đƣợc phân chia thành các cụm chi tiết hay mô đun. Các mô đun này độc lập với nhau về mặt chức năng nên chúng có thể đƣợc thiết kế và chế tạo độc lập ở nhiều nơi với điều kiện là sản xuất đúng theo tiêu chuẩn. Ngoài ra, các mô đun cũng đƣợc kiểm tra độc lập với nhau nên khi lắp ráp lại với nhau sẽ hình thành một sản phẩm chất lƣợng. Khi chúng ta cần thay đổi hay cải tiến sản phẩm làm cho sản phẩm có tính năng ƣu việt hơn sản phẩm cũ thì ta chỉ cần thêm vào, thay thế hay hiệu chỉnh một số mô đun sẽ hình thành một sản phẩm mới mà không phải thiết kế lại toàn bộ sản phẩm..


NỘI DUNG:

Chƣơng 1 TỔNG QUAN .............................................................................1
1.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài
nƣớc đã vông bố...................................................................................................1
1.1.1. Đặt vấn đề ......................................................................................1
1.1.2. Công nghệ tạo mẫu nhanh .............................................................1
1.1.2.1. Ƣu, nhƣợc điểm của phƣơng pháp SLS .................................3
1.1.2.2. Vật liệu và các sản phẩm tạo ra từ công nghệ SLS ................4
1.1.3. Khái niệm về thiết kế sản phẩm theo môđun ................................5
1.1.4. Tình hình nghiên cứu ....................................................................5
1.1.4.1. Trong nƣớc .............................................................................5
1.1.4.2. Ngoài nƣớc .............................................................................9
1.2. Mục đích và ý nghĩa của đề tài ....................................................................10
1.2.1. Mục đích của đề tài .....................................................................10
1.2.2. Ý nghĩa của đề tài ........................................................................10
1.2.2.1. Ý nghĩa công nghệ ................................................................10
1.2.2.2. Ý nghĩa kinh tế .....................................................................11
1.2.2.3. Ý nghĩa xã hội .......................................................................11
1.3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ...............................................11
1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................11
1.5. Kết cấu của luận văn ....................................................................................12
Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................13
2.1. Nguyên lý làm việc của thiết bị ...................................................................13
2.2. Các Patent liên quan ....................................................................................14
2.2.1. Patent US 4,863,538 ....................................................................14
2.2.2. Patent số 5,658,412 .....................................................................15
2.2.3. Patent số 6,215,093 .....................................................................15
2.2.4. Patent số 6,554,600 .....................................................................16
2.2.5. Patent số 5,430,666 .....................................................................16
2.2.6. Patent số 5,427,733 .....................................................................17
2.3. Một số máy tạo mẫu nhanh SLS trên thị trƣờng .........................................18
2.3.1. Hệ thống Sinterstation HiQ của 3D Systems ..............................18
2.3.2. Máy Sinterstation .......................................................................19
2.3.3. Máy HRPS-IV. Trung Quốc.......................................................20
2.4. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng trong quá trình tạo mẫu nhanh SLS ......20
2.4.1. Ảnh hƣởng của việc gia nhiệt đến chất lƣợng của sản phẩm ......20
2.4.2. Ảnh hƣởng của tốc độ quét đến khả năng thiêu kết vật liệu .......22
2.4.3. Ảnh hƣởng về độ dày của lớp bột khi thiêu kết ..........................23
2.5. Nguyên tắc thiết kết sản phẩm theo môđun.................................................25
2.5.1. Phƣơng pháp phân tích sản phẩm................................................26
2.5.2. Phƣơng pháp phân loại ................................................................27
2.6. Phân tích đối tƣợng thiết kế .........................................................................32
2.6.1. Nguyên liệu bột thiêu kết ............................................................32
2.6.2. Mẫu sau khi gia công ..................................................................33
2.7. Phƣơng án thiết kế sơ bộ .............................................................................33
2.7.1. Sơ đồ động của máy tạo mẫu nhanh SLS ....................................33
2.7.2. Sơ đồ hệ thống điều khiển ...........................................................34
Chƣơng 3 XÂY DỰNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ THEO MÔĐUN,
THIẾT KẾ HỆ THỐNG, LỰA CHỌN CÁC MÔĐUN ........................................35
3.1. Phân tích nhiệm vụ thiết kế .........................................................................36
3.1.1. Thành lập nhóm thiết kế ..............................................................36
3.1.2. Phát biểu bài toán thiết kế hệ thống tạo mẫu nhanh SLS ............36
3.2. Lập kế hoạch thực hiện – biểu đồ thanh cho dự án thiết kế hệ thống tạo mẫu
nhanh SLS ..........................................................................................................37
3.3. Xác định các yêu cầu kỹ thuật .....................................................................38
3.3.1. Xác định yêu cầu khách hang đối với hệ thống tạo mẫu nhanh
SLS .................................................................................................................38
3.3.2. Xác định các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống tạo mẫu nhanh SLS
........................................................................................................................38
3.4. Đƣa ra ý tƣởng .............................................................................................39
3.4.1. Phân tích chức năng ....................................................................39
3.4.2. Đƣa ra ý tƣởng .............................................................................40
3.5. Đánh giá ý tƣởng .........................................................................................42
3.6. Lựa chọn phƣơng án thiết kế cụm cấp bột ..................................................46
3.7. Lựa chọn phƣơng án thiết kế bàn nâng Z ....................................................48
3.8. Lựa chọn phƣơng án và thiết kế hệ thống gia nhiệt ....................................50
3.9. Lựa chọn phƣơng án hậu xử lý ....................................................................51
3.10. Sử dụng ma trận quyết định các ý tƣởng thiết kế ......................................52
3.11. Xác định các đặc tính hệ thống (SLS) của hệ thống tạo mẫu nhanh SLS .55
3.12. Xác định ảnh hƣởng của đặc tính hệ thống (SLS) lên các yêu cầu chức
năng chung (GFR) của thệ thống tạo mẫu nhanh ..............................................60
3.13. Xác định hệ số tầm quan trọng của GFR của hệ thống tạo mẫu nhanh ....61
3.14. Thiết lập ma trận đồng dạng của hệ thống tạo mẫu ...................................61
3.15. Hình thành các môđun của hệ thống tạo mẫu nhanh .................................75
Chƣơng 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY ...........................77
4.1. Các thông số ban đầu để tính toán ...............................................................77
4.2. Trình tự tính toán .........................................................................................78
4.3. Tính toán các thông số cho hệ thống tạo mẫu SLS .....................................86
4.4. Tính toán thiết kế cụm khung máy ..............................................................97
Chƣơng 5 MÔ PHỎNG LẮP RÁP VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY .........98
5.1. Phân tích tính toán thiết kế tổng thể máy ....................................................98
5.2. Phân tích thiết kế các cụm chức năng .........................................................98
Chƣơng 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................114
6.1. Các nội dung đã thực hiện của luận văn ....................................................114
6.2. Kiến nghị hƣớng phát triển của luận văn ..................................................114
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................115

LINK DOWNLOAD


Thiết kế sản phẩm theo mô đun là một phƣơng pháp thiết kế mới nhằm khắc phục nhƣợc điểm của phƣơng pháp thiết kế truyền thống. Đối với phƣơng pháp thiết kế truyền thống, khi chúng ta thay đổi hay cải tiến sản phẩm hiện có thì phải thiết kế lại toàn bộ, việc này tốn rất nhiều thời gian và chi phí phát triển sản phẩm. Ngoài ra, chất lƣợng và giá thành sản phẩm cũng là một trở ngại đối với phƣơng pháp này. Vì vậy, phƣơng pháp này ứng dụng tốt trong quá trình thiết kế sản phẩm đơn giản. Với phƣơng pháp thiết kế mới, chúng ta không phải thiết kế và chế tạo trực tiếp sản phẩm nữa mà nó sẽ đƣợc phân chia thành các cụm chi tiết hay mô đun. Các mô đun này độc lập với nhau về mặt chức năng nên chúng có thể đƣợc thiết kế và chế tạo độc lập ở nhiều nơi với điều kiện là sản xuất đúng theo tiêu chuẩn. Ngoài ra, các mô đun cũng đƣợc kiểm tra độc lập với nhau nên khi lắp ráp lại với nhau sẽ hình thành một sản phẩm chất lƣợng. Khi chúng ta cần thay đổi hay cải tiến sản phẩm làm cho sản phẩm có tính năng ƣu việt hơn sản phẩm cũ thì ta chỉ cần thêm vào, thay thế hay hiệu chỉnh một số mô đun sẽ hình thành một sản phẩm mới mà không phải thiết kế lại toàn bộ sản phẩm..


NỘI DUNG:

Chƣơng 1 TỔNG QUAN .............................................................................1
1.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài
nƣớc đã vông bố...................................................................................................1
1.1.1. Đặt vấn đề ......................................................................................1
1.1.2. Công nghệ tạo mẫu nhanh .............................................................1
1.1.2.1. Ƣu, nhƣợc điểm của phƣơng pháp SLS .................................3
1.1.2.2. Vật liệu và các sản phẩm tạo ra từ công nghệ SLS ................4
1.1.3. Khái niệm về thiết kế sản phẩm theo môđun ................................5
1.1.4. Tình hình nghiên cứu ....................................................................5
1.1.4.1. Trong nƣớc .............................................................................5
1.1.4.2. Ngoài nƣớc .............................................................................9
1.2. Mục đích và ý nghĩa của đề tài ....................................................................10
1.2.1. Mục đích của đề tài .....................................................................10
1.2.2. Ý nghĩa của đề tài ........................................................................10
1.2.2.1. Ý nghĩa công nghệ ................................................................10
1.2.2.2. Ý nghĩa kinh tế .....................................................................11
1.2.2.3. Ý nghĩa xã hội .......................................................................11
1.3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ...............................................11
1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................11
1.5. Kết cấu của luận văn ....................................................................................12
Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................13
2.1. Nguyên lý làm việc của thiết bị ...................................................................13
2.2. Các Patent liên quan ....................................................................................14
2.2.1. Patent US 4,863,538 ....................................................................14
2.2.2. Patent số 5,658,412 .....................................................................15
2.2.3. Patent số 6,215,093 .....................................................................15
2.2.4. Patent số 6,554,600 .....................................................................16
2.2.5. Patent số 5,430,666 .....................................................................16
2.2.6. Patent số 5,427,733 .....................................................................17
2.3. Một số máy tạo mẫu nhanh SLS trên thị trƣờng .........................................18
2.3.1. Hệ thống Sinterstation HiQ của 3D Systems ..............................18
2.3.2. Máy Sinterstation .......................................................................19
2.3.3. Máy HRPS-IV. Trung Quốc.......................................................20
2.4. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng trong quá trình tạo mẫu nhanh SLS ......20
2.4.1. Ảnh hƣởng của việc gia nhiệt đến chất lƣợng của sản phẩm ......20
2.4.2. Ảnh hƣởng của tốc độ quét đến khả năng thiêu kết vật liệu .......22
2.4.3. Ảnh hƣởng về độ dày của lớp bột khi thiêu kết ..........................23
2.5. Nguyên tắc thiết kết sản phẩm theo môđun.................................................25
2.5.1. Phƣơng pháp phân tích sản phẩm................................................26
2.5.2. Phƣơng pháp phân loại ................................................................27
2.6. Phân tích đối tƣợng thiết kế .........................................................................32
2.6.1. Nguyên liệu bột thiêu kết ............................................................32
2.6.2. Mẫu sau khi gia công ..................................................................33
2.7. Phƣơng án thiết kế sơ bộ .............................................................................33
2.7.1. Sơ đồ động của máy tạo mẫu nhanh SLS ....................................33
2.7.2. Sơ đồ hệ thống điều khiển ...........................................................34
Chƣơng 3 XÂY DỰNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ THEO MÔĐUN,
THIẾT KẾ HỆ THỐNG, LỰA CHỌN CÁC MÔĐUN ........................................35
3.1. Phân tích nhiệm vụ thiết kế .........................................................................36
3.1.1. Thành lập nhóm thiết kế ..............................................................36
3.1.2. Phát biểu bài toán thiết kế hệ thống tạo mẫu nhanh SLS ............36
3.2. Lập kế hoạch thực hiện – biểu đồ thanh cho dự án thiết kế hệ thống tạo mẫu
nhanh SLS ..........................................................................................................37
3.3. Xác định các yêu cầu kỹ thuật .....................................................................38
3.3.1. Xác định yêu cầu khách hang đối với hệ thống tạo mẫu nhanh
SLS .................................................................................................................38
3.3.2. Xác định các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống tạo mẫu nhanh SLS
........................................................................................................................38
3.4. Đƣa ra ý tƣởng .............................................................................................39
3.4.1. Phân tích chức năng ....................................................................39
3.4.2. Đƣa ra ý tƣởng .............................................................................40
3.5. Đánh giá ý tƣởng .........................................................................................42
3.6. Lựa chọn phƣơng án thiết kế cụm cấp bột ..................................................46
3.7. Lựa chọn phƣơng án thiết kế bàn nâng Z ....................................................48
3.8. Lựa chọn phƣơng án và thiết kế hệ thống gia nhiệt ....................................50
3.9. Lựa chọn phƣơng án hậu xử lý ....................................................................51
3.10. Sử dụng ma trận quyết định các ý tƣởng thiết kế ......................................52
3.11. Xác định các đặc tính hệ thống (SLS) của hệ thống tạo mẫu nhanh SLS .55
3.12. Xác định ảnh hƣởng của đặc tính hệ thống (SLS) lên các yêu cầu chức
năng chung (GFR) của thệ thống tạo mẫu nhanh ..............................................60
3.13. Xác định hệ số tầm quan trọng của GFR của hệ thống tạo mẫu nhanh ....61
3.14. Thiết lập ma trận đồng dạng của hệ thống tạo mẫu ...................................61
3.15. Hình thành các môđun của hệ thống tạo mẫu nhanh .................................75
Chƣơng 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY ...........................77
4.1. Các thông số ban đầu để tính toán ...............................................................77
4.2. Trình tự tính toán .........................................................................................78
4.3. Tính toán các thông số cho hệ thống tạo mẫu SLS .....................................86
4.4. Tính toán thiết kế cụm khung máy ..............................................................97
Chƣơng 5 MÔ PHỎNG LẮP RÁP VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY .........98
5.1. Phân tích tính toán thiết kế tổng thể máy ....................................................98
5.2. Phân tích thiết kế các cụm chức năng .........................................................98
Chƣơng 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................114
6.1. Các nội dung đã thực hiện của luận văn ....................................................114
6.2. Kiến nghị hƣớng phát triển của luận văn ..................................................114
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................115

LINK DOWNLOAD

M_tả

M_tả

Chuyên mục:

Không có nhận xét nào: